Abaqus模拟配筋混凝土受爆炸载荷：Air Blast应用

一、概述

CONWEP是Abaqus模拟爆炸冲击对结构作用的一种常用方法，Conwep作为一种爆炸载荷，用于模拟爆炸过程，相比于CEL方法，不需要建立传递介质（如空气和水）的模型，建模过程简单，定义相关爆炸的参数即可，但只能用于模拟在空气中的爆炸，如果模拟水下爆破还是要依赖CEL方法。Air Blast是指空气中爆炸，产生的压缩气体与周围空气相互作用，形成向外高速扩张的冲击波，对结构产生破坏性作用。

爆炸产生的冲击波面总压Ptotal（t）是瞬态压力Pinstant(t)，反射压力Preflected(t)以及入射角θ的函数（θ是受载面上的点与起爆点形成的矢量与受载面法向的夹角），如下式所述：

图1 空气中爆炸产生的压力冲击波

二、应用案例：配筋混凝土受爆炸载荷

今天采用CONWEP方法模拟空气中爆炸对配筋混凝土块的影响。如图2所示，模型由混凝土块和网状钢筋组成，混凝土块采用C3D8R单元和CDP模型，钢筋采用梁单元和Johnson-cook弹塑性材料模型。

图2 配筋混凝土模型

在Assembly模块，将钢筋和混凝土移动到正确位置，然后在Step模块创建Explicit dynamic分析步，模拟爆炸5ms内混凝土块应力和损伤情况。

图 3 创建分析步

在Interaction模块，设置冲击波属性和冲击载荷。这里定义冲击波类型为Air Blast，需要输入的参数有TNT当量及单位系统转换系数。定义冲击载荷时需要指定起爆点和受载面，并选择已经定义好的冲击波属性，输入起爆时间。

图4 爆炸冲击波设置

图5 结果展示

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